Edizioni L`Informatore Agrario

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APPROFONDIMENTI
Pressione fa sempre
rima con prestazione
di Romano Demaldè
Il gonfiaggio
degli pneumatici
è fondamentale
per aumentarne
le performance
ed evitarne l’usura
precoce
esterne un minor carico e hanno
un’usura più rapida e irregolare nella mezzeria dello pneumatico.
In questa nota ci occupiamo del volume d’aria, del carico massimo,
dell’area d’impronta e del compattamento degli pneumatici agricoli
in relazione alla loro pressione di
gonfiaggio.
Volume d’aria
Un parametro importante, non fornito da tutte le case produttrici di
pneumatici nella documentazione
tecnica, è il volume d’aria contenuto all’interno dello pneumatico, utile, innanzitutto, per determinare la
capacità di carico e l’entità dell’eventuale zavorratura solida o liquida applicabile.
Infatti, quanto maggiore è il volume
d’aria disponibile all’interno dello
TABELLA 1 - VOLUMI D’ARIA
PER ALCUNI PNEUMATICI
POSTERIORI DI TRATTORE
PNEUMATICI
POSTERIORI
VOLUME D’ARIA
(dm3)
520/85 R 38
650/65 R 38
460/85 R 38
580/70 R 38
620/70 R 38
710/70 R 38
460/85 R 42
520/85 R 42
650/65 R 42
620/70 R 42
380/85 R 46
460/85 R 46
677,64
610,59
511,07
557,12
649,62
890,26
549,35
726,57
655,29
696,79
383,53
587,64
MAD • 5 • Maggio 2011
G
l i p n e u m at ic i d e vo no
assicurare al trattore una
buona aderenza al suolo
per permettergli di esercita re elevat i sforzi d i t razione,
devono sopportare i rilevanti carichi delle operatrici, consentire una
buona velocità di lavoro associata
al comfort dell’operatore e assicurare un limitato compattamento del
terreno.
La corretta pressione di gonfiaggio
degli pneumatici è importante per
ottimizzarne le prestazioni e per
preservarli da usure anomale.
Con una pressione insufficiente, infatti, le costolature si usurano rapidamente e in modo irregolare in
corrispondenza delle spalle, mentre
se la pressione è eccessiva le costolatu re t rasmet tono su l le pa r t i
La corretta pressione
degli pneumatici ne migliora
le prestazioni e influisce
positivamente sulle operazioni
colturali di tutto il cantiere
di lavoro
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COME CALCOLARE IL VOLUME D’ARIA
Il volume d’aria di uno pneumatico si ricava facendo riferimento ad un anello circolare di raggio r
(in pratica pari a metà dell’altezza del fianco dello pneumatico) sotteso dal raggio R dato questo
ultimo dalla somma del raggio di calettamento del cerchio e del raggio dell’anello r.
In formula il volume d’aria Va, esprimendo le grandezze in dm, è dato da:
Va = π r2 × 2 π R (dm3)
A titolo d’esempio lo pneumatico marcato 600/65 R 34 avendo: r = 1,95 dm
(6 × 0,65/2);
R = 6,27 dm (34 × 25,4 = 863,6:2 =
4,32 dm = 4,32 + 1,95), disporrà di un
Va = 3,14 × 1,952 × 6,28 × 6,27 =
470 dm³ o litri.
Le grandezze necessarie
per la determinazione
del volume d’aria
di uno pneumatico
Su tutti gli pneumatici sono riportate alcune
informazioni obbligatorie tra cui l’indice
di carico e il codice di velocità.
Per questo pneumatico l’indice di carico 130
corrisponde a 1.900 kg ed esprime il carico
massimo sopportabile dallo stesso a
40 km/ora e a 1,6 bar di pressione. Il codice
di velocità A8 corrisponde a una velocità
massima consentita di 40 km/ora
pneumatico tanto più alto è, a parità di pressione di gonfiaggio, il carico sopportabile e la massa di zavorramento liquida (al massimo il
75% del volume totale) applicabile.
Il volume d’aria può essere ricavato,
con una leggera sovrastima di circa
il 2% e la formula è pubblicata nel
riquadro di questa pagina. Dalla tabella 1 della pagina precedente si
evince che, a parità di rapporto di
forma o di aspetto (altezza della sezione/larghezza pneumatico) e di
diametro di calettamento, il volume
d’aria aumenta all’aumentare della
larghezza del battistrada (per esempio, passando dallo pneumatico
580/70R38 al 710/70R38 il volume
d’aria aumenta di ben il 59,80%).
Grafico 1 - Area di contatto con il suolo
Sezione mediana impronta
Pressione: 0,60 bar
10
MAD • 5 • Maggio 2011
0
10
20
20
10
0
10
20
Larghezza area di contatto (cm)
20
Area di contatto: 2.501 cm2
30
30
Larghezza area di contatto (cm)
Pressione: 1,60 bar
40
30
30
Area di contatto: 3.853 cm2
40
Una buona area di contatto con il suolo riduce lo slittamento dello pneumatico comportando
risparmio di tempo ed energia. (Fonte: Trelleborg TM 800 650/65R38)
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Negli pneumatici con rapporto di
forma minore di 0,70 si può arrivare
a pressioni minime di gonfiaggio
dell’ordine di 0,4-0,5 bar pur in presenza di carichi abbastanza elevati: per esempio, se un determinato
pneumatico gonfiato a 1,5 bar, alla
velocità di 40 km/ora ha una capacità di carico di 3.700 kg, a 0,8 bar e
alla stessa velocità potrà essere car icato con non più d i 2 .470 kg
(–33,24%), mentre riducendo a 10
km/ora la velocità di carico è di
3.200 kg (tabella 2).
Carico massimo
Il carico massimo (ovvero l’Indice di
carico) o Load Index (LI) di uno
pneumatico è indicato nella marcatura stampigliata sul fianco da convertire in kg mediante apposita tabella. Tale valore non è costante ma
varia in funzione della velocità di
rotazione e della pressione di gonfi aggio. Il riferimento standard è a
40 km/ora alla pressione di 1,6 bar
(tabella n. 2 sulla capacità di carico
a pagina 45).
A parità di pneumatico e di velocità, al raddoppiarsi della pressione la
capacità di carico aumenta, in media, di circa 1,6-1,7 volte.
Le più elevate capacità di carico sono ottenute a bassa velocità e a elevate pressioni e viceversa quelle
minime. Lo scarto tra i due valori, a
parità di caratteristiche, è di norma
superiore al 50%.
Area d’impronta
L’evoluzione degli pneumatici verso
soluzioni a base larga ha permesso
di passare da un rapporto di forma
di 0,80 per i modelli convenzionali a
0,70-0,65 nei modelli ad alta deformabilità, fi no a valori inferiori a 0,60
per quelli ad elevato galleggiamento (terra tyre).
In questo modo la superficie di impronta è aumentata del 30-50% e il
volume d’aria sino a 1,8 volte quello
di uno pneumatico tradizionale a
tutto vantaggio dell’aderenza e del
ridotto compattamento.
L’area di impronta quindi varia in
funzione delle caratteristiche geometriche dello pneumatico (per quelli standard corrisponde a circa ¼ del
prodotto della sezione per il diametro), ma soprattutto del carico gravante sullo stesso e dell’umidità del
terreno secondo una proporzionalità
0,6
1,2
1,3
1,4
1,5
1,6
VELOCITÀ
(km/ora)
0,8
1,0
2,0
2.570
2.900
3.050
3.200
3.370
3.550
50
2.470
2.820
3.170
3.350
3.520
3.700
3.875
40
2.260
2.640
3.020
3.400
3.580
3.770
3.960
4.150
2.750
3.200
3.670
4.120
4.350
4.580
4.800
5.040
30
5.810
10
TABELLA 3 - RIDUZIONE PERCENTUALE DELL’AREA
DI IMPRONTA IN FUNZIONE DELLA PRESSIONE DI UTILIZZO
PRESSIONE NON
CORRETTA (bar)
PERDITA DI AREA DI CONTATTO (%)
1,6
1,4
1,2
1,0
0,8
0,6
Pressione corretta (bar)
–23
–22
–19
–13
–9
0
0,6
–15
–14
–11
–4
0
–12
–10
–7
0
–5
–4
0
–1
0
0
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
Esempio: se uno pneumatico va usato a una pressione di 0,8 bar ma scorrettamente viene gonfiato a 1,6 bar
l’area di contatto si riduce del 15%.
Grafico 2 - Distribuzione della pressione al suolo
0
11
21
31
41
60
50
40
30
20
10
0
10
20
30
40
51
60
50
0
11
21
31
41
60
50
40
30
20
10
0
10
20
30
40
50
Scala valori: bassa moderata forte molto forte estremamente forte
Pressione al suolo (N/mm2)
0
1
2
3
4
5
6
7
60
51
8
Distribuzione della pressione al suolo lungo la sezione mediana, con carico pneumatico
di 3.000 kg gonfiato a 1,6 bar (sopra) e a 0,6 bar (sotto).
(Fonte: Trelleborg TM 800 650/65R38)
MAD • 5 • Maggio 2011
Il compattamento, causato dal ripetuto passaggio delle macchine motrici e operatrici, riduce il suolo a un
progressivo schiacciamento con
conseguente diminuzione del volume, alterazione della struttura e dei
processi fi sico-biologici nonché riduzione delle produzioni.
La pressione di gonfiaggio degli
pneumatici determina sul terreno
un carico che è, di media, dal 20 al
30% superiore al valore di tale pressione (dipende dal coefficiente di rigidità dello pneumatico).
La pressione di impronta al suolo di
uno pneumatico è un parametro importante perché rappresenta il carico che si applica sull’unità di superficie ovvero esprime il rapporto tra
massa e superficie di contatto.
Questo significa che a parità di superficie di impronta, ad un maggior
peso corrisponde una più alta pressione. Parallelamente, con pneumatici deformabili (a carcassa radiale), l’aumento del carico alla
stessa pressione determinerà una
maggiore impronta senza modificare la pressione di contatto al suolo.
Giocare sulla pressione di gonfiaggio è una strategia sicuramente valida soprattutto per gli effetti positivi che si ottengono negli strati superficiali del terreno, mentre una
sostanziale riduzione della massa
del complesso trattore-attrezzatura
è il sistema più semplice, efficiente
PRESSIONE DI GONFIAGGIO (bar)
Profondità (cm)
Compattamento
TABELLA 2 - CAPACITÀ DI CARICO (KG) DELLO PNEUMATICO
520/85 R 38 155 A8 (152 B) (Fonte: Continental)
Profondità (cm)
diretta con la superficie di contatto
ed una proporzionalità inversa con la
pressione di gonfiaggio.
Importante infatti è attenersi alle
pressioni indicate dal costruttore.
Pressioni superiori a quelle corrette
possono portare a riduzioni dell’area di contatto fi no al 20-25% (vedi tabella 3 a fianco).
Aumentando, con il diminuire della
pressione di gonfiaggio, la superficie
di appoggio dello pneumatico al terreno aumenta anche, a parità di altre
caratteristiche, il coefficiente di aderenza e quindi la capacità di trazione
e si riducono lo slittamento e le dissipazioni di energia. Per aumentare
sia il coefficiente di aderenza, sia la
superficie di appoggio al terreno, in
modo da diminuire la pressione specifica esercitata su di esso, sono oggi utilizzati gli pneumatici a carcassa radiale e a bassa pressione.
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Dopo aver controllato la pressione
degli pneumatici è bene assicurarsi
della corretta chiusura della valvola
Schema di impianto
di regolazione della pressione
degli pneumatici con veicolo
in movimento mediante
distributori rotanti integrati
nelle ruote. (Fonte: Fendt)
TABELLA 4 - COSA SUCCEDE CON PRESSIONI DI GONFIAGGIO
TROPPO ALTE O TROPPO BASSE?
PRESSIONE DI GONFIAGGIO
Compattamento del suolo
Aderenza
Trattività: terreno asciutto/umido
Comfort di marcia
Usura battistrada: campo/strada
Resistenza all’avanzamento
MAD • 5 • Maggio 2011
Resistenza alle forature
Stabilità laterale
ed economico per ridurre la compattazione in profondità.
La riduzione della pressione di gonfiaggio però comporta anche effetti
negativi quali scarsa trattività in un
terreno morbido e la riduzione della
durata degli pneumatici qualora si
raggiungano valori inferiori a 1 bar
quando si circola su strada.
L’indicazione di massima da seguire è di usare in campo pneumatici
di volume elevato a bassa pressione
e con i fi anchi molto flessibili, tenendo sempre presente che il compattamento superficiale dipende
dalla pressione di impronta dello
elevata
bassa
maggiore
minore
minore
maggiore
minore/maggiore
maggiore/minore
minore
maggiore
minore/minore
maggiore/maggiore
minore
maggiore
minore
maggiore
maggiore
minore
pneumatico mentre quello profondo
dal peso dell’attrezzatura, dal tipo e
dal tasso di umidità del terreno.
In linea generale, oltre a usare la
pressione minima possibile è importante impiegare trattori con il
rapporto massa/potenza più contenuto e con masse ben distribuite
sugli assi e lavorare alla maggior
velocità possibile.
Il grafico 2 (pagina 45) mostra le onde di pressione all’interno della sezione del suolo, conseguenza del
passaggio dello pneumatico e della
sua impronta. I valori più alti di
compattamento decrescono del 60-
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70% passando da una pressione di
1,6 a 0,6 bar.
Regolazione della
pressione in marcia
Quando, per esigenze operative, occorre modificare la pressione di
gonfiaggio degli pneumatici per
esempio nei passaggi da campo a
strada e viceversa è necessario portarsi presso l’officina aziendale e intervenire mediante l’apposito compressore munito di manometro. Per
i trattori dotati di impianto pneumatico di frenatura l’operazione può
essere effettuata anche in campo
ma comunque a macchina ferma.
Oggi è possibile regolare la pressione anche durante la marcia del
mezzo. Ciò avviene tramite distributori rotanti uno per ciascuna ruota sia del trattore sia dell’attrezzatura ad esso collegata (rimorchio,
carrobotte, ecc.), sia ancora della
macchina semovente. Il sistema è
alimentato da un compressore modificato e da un sistema di valvole
proprio del veicolo. La pressione degli pneumatici, controllabile direttamente dal posto di guida, può essere aumentata di 1 bar in circa 10
minuti. Per ridurla di 1 bar occorrono invece soltanto 2 minuti. Ciò
consente di accelerare notevolmente i tempi di variazione della pressione rispetto ai sistemi che utilizzano il normale compressore d’aria
standard del veicolo.
Romano Demaldè
[email protected]